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芯片制造能不能做到完全“去美国化”?

2020-06-12 08:40 BOO聊通信

黑龙江省证券股票配资导读:距离美国将华为加入实体清单已经一年有余,从表面上看,华为至今活的好好的,而且依靠国内市场的强劲增长,其 5G 通信设备、5G 手机业务几乎没有受到太大影响,导致很多媒体纷纷抛出“华为海思可以完全脱离美国搞自研”的论调。

距离美国将华为加入实体清单已经一年有余,从表面上看,华为至今活的好好的,而且依靠国内市场的强劲增长,其 5G 通信设备、5G 手机业务几乎没有受到太大影响,导致很多媒体纷纷抛出“华为海思可以完全脱离美国搞自研”的论调。

2020 年一季度华为手机占据过半市场份额

黑龙江省证券股票配资但其实事情始终在向不好的方向发展。6 月 9 日,芯片代工厂台积电举办年度股东大会,会上台积电董事长刘德音毫不避讳的说到,“我们希望这种情况(断供华为)不会发生。但是如果发生了,我们将在很短的时间内(通过其他芯片公司的订单)替代补足,现在还很难预测替代需要多久。”

台积电董事长刘德音

要知道华为海思在台积电订单占到台积电 2019 年全年收入的 14%,仅次于苹果,而台积电掌门人却能开诚布公的说出这样的话语,这充分说明,台积电已经做好了未来美国政府彻底禁止台积电为华为代工的最坏打算。

既然事已至此,今天的文章我想简单的谈一谈,假如最坏的情况真发生了,即美国商务部拒绝一切使用美国技术或设备的公司供货华为的申请,那么华为海思能不能做到完全去美国化制造芯片呢?

01芯片设计能不能国产化

根据市场调研机构 IC Insights 公布的最新数据显示,华为海思目前是国内最大、全球排名第 10 的半导体公司,要知道这个榜单内囊括的是芯片全产业链企业,也就是说在与英特尔、三星、台积电、英伟达等大佬们放在一起排名的情况下,海思依然在 2020 年一季度收入排到第 10。毫无疑问,海思目前是全球顶尖的半导体企业。

2020 年一季度全球前十强半导体企业

黑龙江省证券股票配资但是,海思属于 Fabless 企业,也就是无工厂芯片供应商或者说芯片设计企业,简单来说海思只能设计芯片,不能生产制造芯片,因此才需要台积电或者中芯国际这样的 Foundry 芯片代工厂为其将设计好的芯片生产出来。

打个比方,海思相当于设计师,台积电相当于印刷厂,没了台积电,海思就是只能在电脑上完成设计方案,但不能将设计方案真正化为成品宣传海报的空想家。

先不提芯片代工的问题,海思可以脱离美国技术独立完成芯片设计吗?

答案是不能。当前芯片设计一定需要使用 EDA 软件,学工科的胖友们应该很多都上过 EDA 软件使用的课程(当时上课从始至终都有种这 TM 是给人学的吗的赶脚),EDA,Electronic design automation,翻译过来就是电子设计自动化,EDA 软件就是帮助工程师使用软件进行复杂芯片设计的计算机软件。

黑龙江省证券股票配资目前 EDA 软件存在三大巨头,即 Cadence、Mentor Graphics(总部美国,后被西门子收购)和 Synopsys,它们全部是美国(或诞生美国)公司。

黑龙江省证券股票配资EDA 三巨头简介,来源“智东西”

全球任何芯片设计大厂都需要使用这三家公司的软件来进行芯片设计,当然如果是低端芯片那可能小公司的软件对付对付也行,但要知道华为海思目前设计的芯片都是 7nm 制程的最顶级手机或服务器、基站芯片,因此必须使用美国公司的 EDA 软件,是必须,没得选。

黑龙江省证券股票配资2018 年,美国三大 EDA 巨头占据中国市场份额的 95%,剩 5%基本就是低端芯片设计市场。

黑龙江省证券股票配资EDA 三巨头 2018 年在中国市场份额,来源“前瞻经济学人”

黑龙江省证券股票配资这三家公司已经履行对华为断供的政策。那么华为怎么办?华为海思虽然前期已获得了美国 EDA 公司的软件使用授权,可以正常使用,但由于断供原因,EDA 软件不会再获得更新以及技术支持,也就说,未来海思的新一代芯片产品,将无法使用新版本的 EDA 软件。毕竟随着芯片制程与工艺的提升,如果设计软件跟不上,对于海思来说会很艰难。

黑龙江省证券股票配资当然国内也有一些 EDA 软件公司(比如华大九天),但是就像我前面说的,在高端芯片设计方面美国公司无可替代。

中国 EDA 龙头华大九天

另外,就算解决了 EDA 方面的问题,也仅仅是部分解决了 CPU 和 GPU 的问题。华为目前在基站上使用的 FPGA(Field-Programmable Gate Array,属于专用集成电路中的一种半定制电路,是可编程的逻辑列阵)芯片可以说 100%来自于美国公司,因为这个领域被美国公司完全垄断。

FPGA 全球市场份额

黑龙江省证券股票配资据称,华为已储备最多能使用两年的的赛灵思公司的 FPGA 芯片。目前这个领域国内无可替代公司。

除了 FPGA 外,美国公司英特尔与 AMD 在个人电脑与服务器芯片方面也处于垄断地位,但个人觉得华为在这方面可以实现替代,今早刚看到新闻苹果已经准备自研处理器替代苹果电脑上的英特尔芯片了,另外华为本身就有服务器 CPU 产品“鲲鹏”。

海思目前的全系列芯片

02芯片制造设备能不能国产化

黑龙江省证券股票配资虽然大家都知道芯片制造中主要的一种设备叫做光刻机,全球高端光刻机市场被荷兰公司 ASML 垄断。

ASML 光刻机

但其实芯片制造涉及复杂的流程工艺,包含各类的制造生产设备,光刻机只是其中的一环。

芯片制造流程

黑龙江省证券股票配资根据美国半导体产业调查公司 VLSI Research 发布的 2018 年全球半导体生产设备厂商的排名结果来看,几乎家喻户晓的 ASML 仅排名第二名,全球排名第一的半导体设备厂商其实是来自美国的“应用材料公司”。

2018 年全球半导体设备厂商排名

黑龙江省证券股票配资应用材料公司几乎可以生产用于制造半导体芯片的各种设备,包括沉积(CVD、PVD 等)、离子注入、刻蚀、快速热处理、化学机械平整、计量检验等。简单来说除了光刻机它不造,剩下它都行。

美国应用材料公司

黑龙江省证券股票配资而且除了应用材料公司外,榜单前 10 名中依然还有 3 家美国公司,也就是说,全球 10 强半导体设备公司美国公司占据四席。

有没有一种可能,在芯片制造环节完全使用国产设备呢?

这么说吧,在芯片制造的每个环节涉及到的每种设备,中国都有相关企业能生产设备,只不过有的达到世界领先水平,有的还只能处于入门水准。

黑龙江省证券股票配资比如蚀刻环节的蚀刻设备,中国的中微半导体已经可以生产 5nm 制程设备。在中微半导体 2019 年年报中,其表示公司开发的高端刻蚀设备已在各大国际知名厂商的 65nm 到 7nm 的芯片生产线上。另外,财报还显示,中微半导体根据客户(大概率是台积电)的需求已经开发出了 5nm 刻蚀设备,并且获得了行业领先客户的批量订单。

中微半导体

黑龙江省证券股票配资而在关键的光刻环节,目前国内最顶尖的光刻机制造商上海微电子,预计将于 2021-2022 年交付第一台 28nm 工艺的国产沉浸式光刻机。虽然与目前 ASML 的 7nm 甚至 5nm 光刻机相比,28nm 光刻机简直是上个时代的产品,但要知道上海微电子的 90nm 光刻机一直用了 13 年至今,才终于研发出新一代产品。

上海微电子的光刻机

而且,目前全球绝大多数芯片其实并不需要 10nm、7nm 这样的高端制程,搞定 28nm 制程已经可以解决大部分芯片需求了。

全球芯片制程需求

但对于手机、电脑、服务器、基站等高端芯片来说确实是远远不够的。

黑龙江省证券股票配资其他环节生产设备就不一一举例了,总的来说,用全国产设备组成一条能凑合用的芯片生产线问题不大,但是对于海思来说依然远远不够。所以想脱离美国或者其盟友国家的生产设备实现高端芯片的生产制造,基本不可行。

03芯片制造能不能国产化

台积电在 6 月 9 日的股东大会里,对于能否建立一条没有美国技术、设备的生产线,刘德音表示,台积电需要使用很多美国设备。

就算是中国大陆芯片代工厂中芯国际,由于使用美国设备,也是要受到美国政策影响的。由于中芯国际近期要回国内科创板上市,因此 6 月份刚刚公布了招股说明书,在其招股说明书中明确注明:

“若干自美国进口的半导体设备与技术,在获得美国商务部行政许可之前,可能无法用于为若干客户的产品进行生产制造。上述修订的规则中,仍然有许多不确定的法律概念,其具体影响的程度,目前尚未能准确评估。”

黑龙江省证券股票配资若干客户中其中最重要的一个就是华为。由于华为目前完全不具备芯片制造能力,如果没有台积电和中芯国际的代工,是不能制造芯片的。

黑龙江省证券股票配资而且就算是中芯国际能为海思代工,其仅具备最高 14nm 制程芯片代工能力,无法制造华为目前全系高端芯片,而中芯国际已经是国内领先其他代工厂几个时代的最顶级代工厂了。

黑龙江省证券股票配资全球主要芯片代工厂当前制程能力

因此就算海思能把芯片设计出来,目前来看想把芯片生产出来,也困难重重。

04总结

黑龙江省证券股票配资如果想完全去美国化的生产低端芯片,那么这事儿目前来看可行。

但如果是华为海思这种级别的公司,想不使用任何美国技术与设备生产高端芯片,那么需要顶尖的芯片设计工程师团队+国产高端 EDA 软件+每个环节完全国产的高端半导体制造设备+一家熟练掌握所有工艺流程的高端芯片代工厂,目前除了顶尖的芯片设计工程师团队外,其他条件需要国内相关企业跨越人家领先几年到几十年的代差,难于登天。


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